Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Производство аммиачной селитры с выпаркой растворов

Получение аммиачной селитры по этому методу состоит из сле­дующих основных стадий:

получение раствора аммиачной селитры нейтрализацией азотной кислоты аммиаком;

выпаривание раствора аммиачной селитры до состояния плава;

кристаллизация соли из плава;

сушка и охлаждение соли;

упаковка.

Получение раствора нитрата аммония

Процесс нейтрализации осуществляют в нейтрализаторе, позво­ляющем использовать тепло реакции для частичного выпаривания раствора. Он получил наименование аппарата ИТН (использование
тепла нейтрализации). Этот аппарат (рис. 343) представляет собой цилиндрический сосуд 1, внутри которого помещен цилиндр 2. Про­странство во внутреннем цилиндре составляет нейтрализационную часть аппарата, кольцевое пространство между внешними стенками аппарата и внутренним цилиндром является испарительной частью

Нейтрализатора. Аппарат выпол­няется из нержавеющей стали мар­ки 1Х18Н9Т.

Раствор аммиачной селитры, об­разовавшийся при. взаимодействии аммиака и азотной кислоты, пере­ливается через верхний край вну­треннего цилиндра в испарительную часть аппарата, в которой частично упаривается за счет тепла, выделив­шегося при нейтрализации. Упарен­ный раствор вытекает из аппарата через гидравлический затвор 7 и се­паратор 6. Выделяющийся при упа­ривании соковый пар удаляется че­рез верхний штуцер. Спускной шту­цер 5 служит для опорожнения его при ремонте и внутреннем осмотре. Нейтрализацию проводят при 115— 120° и некотором избыточном давле­нии (0,15—0,2 ат) для того, чтобы образующийся в аппарате соковый пар можно было использовать как греющий агент. Производительность аппарата составляет 250—400 т/сут­ки в пересчете на 100%-ный NH4NOs.

В аппарате, изображенном на рис. 344, нейтрализационная ка­мера имеет снизу отверстия, благодаря чему раствор более интен­сивно циркулирует в реакционном пространстве, и, следовательно, достигается лучшее взаимодействие реагентов, что обусловливает повышение производительности аппарата до 700 т/сутки и боль­ше 90.

Процесс нейтрализации можно проводить в слабокислой или в слабощелочной среде. Однако для уменьшения потерь связанного азота (в виде NH3, HN03, NH4N03 или ЫОг) с соковым паром вы­годнее вести процесс в слабокислой среде, так как при избытке азотной кислоты давление пара HN03 над растворами аммиачной селитры значительно меньше, чем давление NH3 при его избытке в растворе 102. Так, при изменении содержания NH3 в растворе от 0,1 до 0,5 г/л потери аммиака с соковым паром возрастают с 2 до 10 кг
(или с 1,6 до 8 кг азота) на 1 г аммиачной селитры. При нейтрали­зации же в слабокислой среде, даже если содержание HN03 в рас­творе изменится с 0,2 до 1 г/л, потери азотной кислоты с соковым паром возрастут с 0,4 кг только до 1 кг (или с 0,1 г до 0,25 кг азо­та) на 1 т аммиачной селитры3.

В некоторых случаях для уменьшения коррозии аппаратуры предпочитают вести нейтрализацию в слабощелочной среде. В на­стоящее время на основании боль­шого промышленного опыта уста­новлено, что химическая стойкость нержавеющей стали при слабокис­лом и слабощелочном режимах ра­боты примерно одинакова.

При ручной регулировке процес­са нейтрализации очень трудно под­держивать такой режим, при кото­ром получаются наименьшие поте­ри азота 91. С введением в промыш­ленную практику автоматическо­го регулирования нейтрализацию удается проводить при неизменном содержании NHS или HN03 в рас­творе. Например, легко поддержи­вать заданную концентрацию NH3 в растворе 0,1 г/л и меньше. Газо­образный NH3 подают в нейтрали­затор под давлением 2,5—3,5 ат. По выходе из нейтрализатора раствор аммиачной селитры подвергают до- нейтрализации добавлением соот­ветственно NH3 или HN03. Этим предотвращается коррозия выпар­ных аппаратов в случае кислых ще­локов и уменьшаются потери азота в случае щелочной среды. Далее ще­локи центробежным насосом передают на выпаривание. При высо­кой точности автоматического дозирования компонентов нейтрали­зацию можно вести в нейтральной среде; в этом случае надобность в донейтрализаторе отпадает.

Нейтрализацию HN03 аммиаком с получением раствора ни­трата аммония можно осуществлять в аппарате колонного типа. В нижней части колонны располагаются концентрические цилин­дрические сосуды, являющиеся нейтрализаторами и испарителями. Во внутреннем сосуде помещаются горизонтально две группы со­пел для NH3 и HN03, таким образом, чтобы жидкость получила вращательное движение.

Для создания турбулентности у верхнего края этого сосуда по­мещаются направляющие лопатки. В средней и верхней частях ко­лонны помещается теплообменная и испарительная аппара­тура 103'

Разработана конструкция нейтрализатора типа насадочной ко­лонны высотой 5 м с разбрызгивающим устройством и с использо­ванием реакционного тепла. Вследствие высокой интенсивности про­цесса достигается значительное уменьшение удельного объема нейтрализационного аппарата (приблизительно в 7,5 раз по сравне­нию с аппаратом ИТН). Этот аппарат пригоден и для переработки танковых газов и газов дистилляции карбамидного производства 105.

При осуществлении нейтрализации в скрубберном или в тарель­чатом аппарате под пониженным давлением горячий раствор ам­миачной селитры направляют затем в вакуум-испаритель, в кото­ром вследствие пониженного давления раствор аммиачной селитры оказывается перегретым и начинает кипеть при температурах, соот­ветствующих разрежению в аппарате. При этом часть воды испа­ряется и концентрация раствора повышается.

При использовании 45%-ной кислоты с температурой 50° и ам­миака с температурой 70° концентрация получаемого раствора аммиачной селитры составляет ~63%, т. е. на 1 т аммиачной се­литры выпаривается около 400 кг воды. Обычно потери аммиака на 1 т NH4N03 составляют 2—2,5 кг, потери азотной кислоты 7—7,5 кг И больше. Одним из важнейших факторов, повлиявших на сниже­ние потерь в процессе нейтрализации, явился перевод аппаратов нейтрализации на автоматическое регулирование 106.